变频控制技术在矿山机电中的应用探索

摘 要：文章主要就探索变频控制技术在煤矿机电中的应用，把提高矿业的工作效率作为基本出发点进行分析。

关键词：变频控制技术;煤矿机电;应用;分析

我国目前发展的前提就是遵循可持续发展战略，以低碳经济生活为前进目标，矿山开采企业更应该积极顺应国家发展的主流，将变频技术的使用价值充分体现出来。

1 简述变频控制技术工作原理

变频技术在实际的应用中，主要就是把机电技术和对应的强弱电技术有效结合在一起，在使用变频控制技术时，借助电子半导体中的部分构件，让工频电源转化为其他工频后，变成一种控制电能机电装置。然而变频控制技术的工作原理就是电流间相互转换的过程，转换后的直流电还可以通过逆变器对电压进行调整，合理调整后的电压，可以为电动机提供驱动电源。对煤矿行业来讲，他们工作的大部分时间是依靠电力设备完成的，而变频控制技术可以控制设备的输出，为设备创造出相对稳定的工作环境，从而顺应时代的生产需求，使节能减排发挥出最大的效果[1]。

2 变频控制技术实际应用的重要性

2.1 使资源的利用率得以提高

煤炭作为我国能源的一种，且不可再生，如今已大量投入到生产制造业中，如果不能高效的将其利用，那么就会阻碍社会经济的长远发展。因此，变频控制技术的应用很有必要，它可以合理调整设备的工作模式，比如说在一些煤层较薄弱的区域作业时，将开采的功率减小，选择符合此区域的模式进行工作，使空转的情况降到最低，从而将资源的利用率提高。

2.2 使煤矿开采的成本降低

如今，各种先进的开采技术应运而生，使煤矿业的工作效率大幅度提高，其中相当一部分的企业已经进入了智能化的生产阶段。同时，企业们关注的重点就发生了转移，开始在降低煤矿开采成本的范围内探索。此外，变频控制技术还可以对复杂的煤矿区域进行动态调整，不仅能使开采的成本降低，还能将开采的任务顺利完成，从而使企业在市场竞争中站稳脚跟[2]。

3 变频技术在煤矿机电工程中的具体应用

3.1 在空气压缩机运转中应用

大多数的煤炭资源所处的位置都很险峻，使开采工作的开展十分困难，同时在开采过程中还会遇到有害气体和地下水的阻碍，且有害气体随时都可能会发生爆炸，从而威胁到工作人员的生命安全。因此，将空压机引入煤矿开采中，可以为井底的工作人员提供新鲜空气，为井下的设备提供风能。但是，如果压缩机工作一直都保持在高频率的状态中，那么机器发生故障的概率会相应提高，同时会对电网造成不小的压力，以至于影响到其他设备的正常工作，倘若把变频技术将空压机有效结合在一起，不仅可以监控煤矿的实时结构，还可以保证整个系统的运行效率。比如在开采途中，遇到设备故障时，会选择事先准备好的机器进行替换工作，从而忽略了空压机的存在，造成了资源的浪费，而变频控制技术则可以很好的控制处于工作状态的压缩机，从而减少能源的消耗。

3.2 采煤机械设备中应用

采煤机是主要的煤炭开采设备，它对煤炭开采工作的质量起着影响性的作用。每个机械设备都有规定的使用期限，倘若受到一些外在因素的影响以后，使用寿命还会变短。当在井下作业时，机器出现故障后的维修工作也很艰难，这就严重阻碍了开采工作的进度。根据长期的工作经验分析，高负荷的工作频率使得机械设备的寿命明显降低，而使用变频控制技术就可以很好地解决这一类问题，结合当地的煤层结构，对设备的输出功率进行合理调控，不仅减少了故障的发生率，还可以保持运行设备的稳定。此外，变频控制技术还简化了采煤设备的操作步骤，使设备的工作状态更加的安全可靠。

3.3 皮带装置中应用

皮带装置是煤炭开采的主要运输设备，它的工作原理就是通电以后，利用皮带与齿轮间的摩擦作用，从而带动整个机器的运行，要想使皮带一直处于高速运转的状态，对电的需求量就非常大，形成资源的浪费。通常使用的都是利用液压耦合装置促进设备正常工作，且会附加较多的电压，为工作增加不少的安全隐患。如果可以使用变频控制技术优化装置的工作状态，在皮带装置正常工作的状态下，引入软启动模式，可以下降电路网的功能损耗，使节能减排的效果显而易见。变频控制技术还可在设备维护中，帮助其采集数据信息，利用传感器进度运输设备的工作情况，快速确定出要检修的故障位置，提高检修速度。另外，变频控制技术还可以解决耦合器电机控制失灵的问题[3]。

3.4 提升机中的应用

我国现阶段采用的开采方式是垂直轴或者斜轴开采，但都必须依靠提升机来运送货物或人员，然后才可以继续工作，现在浅层的煤矿资源已趋于枯竭，开采人员只能去危险的深层开展工作，这就提高了对提升机的运转性能的要求，该环节运用提升机的优势在于可以科学合理的控制设备的运行速度，在分析设备的实际运行情况以后，将对外输出功率进行调整，同时还可以给设备设置关机时间，在每完成一项开采任务后，可以自行关机，这样可以让设备的运行状态更加的稳定，有效降低输出成本。

3.5 在通风机中的应用

将变频控制技术运用在机电设备的通风机中，可以把通风机的工作效率提高，风压的增加是传统通风机中普遍存在的问题，致使通风机的功率一直得不到有效利用，然而，变频控制技术的引用，正好可以解决以往所有通风机大面积存在的问题，不但能减少机电设备的维修频率，节约维修所花费的成本，还能使机械设备的使用寿命增长。在使用通风机时还会出现冲击电网的现象，也可以利用变频控制技术，控制电网的损坏程度，可以保证通风机的正常运转。由此可见，变频控制技术对通风机的有效使用影响深远。

3.6 在流体负荷设备中的应用

变频控制技术主要就是调节流体符合风机与泵的变频速率。对风机进行变频调速更符合煤矿开采的特殊环境，风机经过改造以后，其转速明显下降，同时也使电机的实际输出功率有所减小，节约了电费方面的使用资金。变频调速还运用在煤矿区域的给水环节中，使得采矿控制技术操作更加的方便，控制好减速方面的工作，可以使抽水泵的工作步骤更加的稳定，还能让液位保持不变，从而减少泵空转的时间，缩小频繁启停所带来的能源消耗，还使机械设备的损耗也降到了最低点，保证了生产过程平稳有序且安全的进行下去。

3.7 安全防护中的应用

在新时代信息技术高度发展的大背景下，煤矿开采的难度也日益增大，此时安全防护工作的重要作用不能忽视，煤矿企业也在努力寻找着保护开采人员生命安全的有效措施。其中变频技术的就可以和现代的智能系统有效对接，同时，再借助先进的信息网络系统将各个机械的工作状态够联系在一起，以便很好的观察井下作业的实时情况，降低设备在惯性影响下的启停次数，从而使设备拥有更长的使用时间，从而使得工作人员在安全的环境中进行采矿工作。

4 变频控制技术未来发展展望

在我国煤矿能源即将面临危机的时候，变频技术的出现刚刚好，并且的得到了企业的认可，现在的变频技术也在不断的发展改变，煤矿设备方面已研究出了智能化的技术模块，同时变频技术的發展也带动了压频比控制技术的前进。在实际应用中使用最频繁就属转矩变频和矢量变频控制技术，但是这依然是不够的，还需要对此技术进行更深入的探讨，其中培养资深的变频技术人员也包含在未来的研究范围内。

5 总结

综上所述，在能源使用量呈下滑趋势的今天，怎样才可以将资源的利用率最大化成为了各行各业所关注的重要内容。煤炭资源是我国一项重要的能源，一旦被挖掘用尽，就再无可利用的资源，因此，就需要将变频控制技术发挥出最大的应用效果，从而降低开采中的能源消耗，保持煤矿企业长久稳定的发展下去。

参考文献：

[1]葛磊，盛文华，步明燕.变频控制技术在煤矿机电中的应用探析[J].中国战略新兴产业，2020（6）：103.

[2]李进.试论变频控制技术在煤矿机电中的应用[J].中国战略新兴产业，2019（48）：17.

[3]刘文财.变频控制技术在煤矿机电中的应用[J].大科技，2019（3）：177-178.

作者简介：

王冬（1994- ），男，汉族，山西盂县人，本科学历，机电助理工程师，研究方向：矿井机电。